Giáo Trình Trang Bị Điện Điện Tử Trong Máy Công Nghiệp Ngành Kỹ Thuật Điện Điện Tử

Giáo trình trang bị điện điện tử trong máy công nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật điện điện tử trình độ cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu và thực tiễn.

• Tác giả: Trần Thị Tuyết Nhung
• Trường học: Trường Cao Đẳng Vinatex TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện - Điện Tử
• Đề tài: Giáo Trình Trang Bị Điện – Điện Tử Trong Máy Công Nghiệp
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: TP.HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG I: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
• 1.1. Bài 1: Mạch khởi động trực tiếp ĐCKĐB 3 pha rotor lồng sóc
• 1.2. Bài 2: Mạch khởi động gián tiếp ĐCKĐB 3 pha rotor lồng sóc
• 1.3. Bài 3: Mạch đảo chiều quay ĐCKĐB 3 pha rotor lồng sóc
• 1.4. Bài 4: Mạch hãm ĐCKĐB 3 pha rotor lồng sóc
• 2. CHƯƠNG II: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐỘNG CƠ F-D
• 2.1. A. Giới thiệu thiết bị thực hành
• 2.1.1. I. Thiết bị thực hành
• 2.1.2. II. Đấu nối thiết bị
• 2.2. B. Các bài tập thực hành
• 2.2.1. Bài 1. Khảo sát đặc tính hệ thống máy phát động cơ F-D khi không có phản hồi
• 2.2.2. Bài 2. Khảo sát đặc tính hệ thống máy phát động cơ F-D khi có phản hồi âm áp, dương dòng
• 2.2.3. Bài 3. Khảo sát đặc tính hệ thống máy phát động cơ F-D khi có phản hồi tốc độ
• 3. CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 3 PHA ROTOR LỒNG SÓC BẰNG KHỞI ĐỘNG MỀM
• 3.1. A. Giới thiệu thiết bị thực hành
• 3.1.1. I. Thiết bị thực hành
• 3.1.2. II. Đấu nối thiết bị
• 3.2. B. Các bài tập thực hành
• 3.2.1. Bài 1. Khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha
• 3.2.2. Bài 2. Khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha bằng khởi động mềm
• 4. CHƯƠNG IV: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO AC 3 PHA
• 4.1. A. Giới thiệu thiết bị thực hành
• 4.1.1. I. Khái quát các phương pháp điều khiển vị trí
• 4.1.2. II. Thuật toán điều khiển vị trí
• 4.2. B. Các bài tập thực hành
• 4.2.1. Bài 1. Điều khiển tốc độ động cơ bằng tín hiệu tương tự
• 4.2.2. Bài 2. Điều khiển tốc độ động cơ bằng các thông số đặt tốc độ
• 4.2.3. Bài 3. Điều khiển vị trí
• 5. CHƯƠNG V: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BẰNG BIẾN TẦN
• 5.1. A. Giới thiệu thiết bị thực hành
• 5.1.1. 1. Giới thiệu về biến tần
• 5.1.2. II. Khảo sát mô hình thí nghiệm biến tần SIEMENS MM440
• 5.2. B. Các bài tập thực hành
• 5.2.1. Bài 1. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng Keypad biến tần
• 5.2.2. Bài 2. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần sử dụng biến trở
• 5.2.3. Bài 3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần kết hợp PLC
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Trang Bị Điện Điện Tử Ngành Công Nghiệp

Giáo trình Trang bị điện - điện tử trong ngành công nghiệp là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật điện - điện tử. Tài liệu này không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn hướng dẫn thực hành, giúp sinh viên nắm vững các kỹ thuật điều khiển động cơ và thiết bị điện. Nội dung giáo trình được thiết kế phù hợp với chương trình đào tạo, đảm bảo chất lượng và tính thực tiễn cao.

1.1. Mục tiêu và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức về cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ và các thiết bị điện khác. Nội dung bao gồm lý thuyết và thực hành, giúp sinh viên có khả năng thiết kế và lắp đặt mạch điện điều khiển.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được sử dụng cho sinh viên cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật điện - điện tử, những người muốn nâng cao kỹ năng và kiến thức trong lĩnh vực trang bị điện.

II. Những thách thức trong việc giảng dạy Trang Bị Điện Điện Tử

Việc giảng dạy môn học Trang bị điện - điện tử gặp nhiều thách thức, từ việc cập nhật công nghệ mới đến việc đảm bảo sinh viên nắm vững lý thuyết và thực hành. Các giảng viên cần phải liên tục cải tiến phương pháp giảng dạy để đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành công nghiệp.

2.1. Khó khăn trong việc cập nhật công nghệ mới

Công nghệ trong lĩnh vực điện - điện tử phát triển nhanh chóng, đòi hỏi giáo viên phải thường xuyên cập nhật kiến thức mới để giảng dạy hiệu quả.

2.2. Thực hành không đủ thiết bị

Nhiều cơ sở giáo dục gặp khó khăn trong việc cung cấp đủ thiết bị thực hành cho sinh viên, điều này ảnh hưởng đến khả năng áp dụng lý thuyết vào thực tế.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả trong Trang Bị Điện Điện Tử

Để nâng cao hiệu quả giảng dạy, các giảng viên cần áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực, khuyến khích sinh viên tham gia vào quá trình học tập. Việc sử dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy cũng là một giải pháp hữu hiệu.

3.1. Sử dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy

Việc áp dụng công nghệ thông tin giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận tài liệu học tập và thực hành, từ đó nâng cao hiệu quả học tập.

3.2. Khuyến khích sinh viên tham gia thực hành

Giảng viên nên tạo điều kiện cho sinh viên tham gia vào các dự án thực tế, giúp họ áp dụng kiến thức đã học vào thực tiễn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình trong ngành công nghiệp

Giáo trình Trang bị điện - điện tử không chỉ là tài liệu học tập mà còn là nguồn tài liệu tham khảo quý giá cho các kỹ sư trong ngành công nghiệp. Các kiến thức và kỹ năng được trang bị giúp sinh viên có thể làm việc hiệu quả trong môi trường công nghiệp.

4.1. Ứng dụng trong thiết kế mạch điện

Sinh viên có thể áp dụng kiến thức từ giáo trình để thiết kế và lắp đặt các mạch điện điều khiển động cơ, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong bảo trì và sửa chữa thiết bị

Kiến thức về trang bị điện giúp sinh viên có khả năng bảo trì và sửa chữa các thiết bị điện trong công nghiệp, đảm bảo hoạt động liên tục của dây chuyền sản xuất.

V. Kết luận và tương lai của giáo trình Trang Bị Điện Điện Tử

Giáo trình Trang bị điện - điện tử là một phần không thể thiếu trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật điện - điện tử. Tương lai của giáo trình sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp.

5.1. Định hướng phát triển giáo trình

Giáo trình sẽ được cập nhật thường xuyên để phản ánh những thay đổi trong công nghệ và nhu cầu của thị trường lao động.

5.2. Tăng cường hợp tác với doanh nghiệp

Việc hợp tác với các doanh nghiệp sẽ giúp giáo trình trở nên thực tiễn hơn, đồng thời tạo cơ hội cho sinh viên thực tập và làm việc sau khi tốt nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học Trang bị điện – Điện tử trong máy công nghiệp (Mã môn học: MH18) do tác giả Trần Thị Tuyết Nhung cùng tập thể giảng viên Khoa Cơ điện – Trường Cao đẳng Vinatex TP.HCM biên soạn, ban hành năm 2020. Môn học giữ vị trí chuyên môn bắt buộc trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử, được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các học phần nền tảng: Điện tử căn bản, Điện tử công suất và Thực tập vi mạch điều khiển.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ qua ba nhóm chuẩn đầu ra:

1. Kiến thức: Phân tích cấu tạo, nguyên lý vận hành, các đặc tính của động cơ không đồng bộ ba pha; làm rõ bản chất các quá trình khởi động, đảo chiều quay, hãm dừng và ứng dụng các thiết bị điều khiển hiện đại.
2. Kỹ năng: Đọc hiểu, thiết kế, đấu nối và vận hành các mạch điều khiển động cơ truyền thống cũng như hệ thống truyền động điện tử; hình thành năng lực chẩn đoán, sửa chữa mạch điện trong máy móc công nghiệp.
3. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện phương pháp tư duy kỹ thuật, tính cẩn thận và an toàn lao động trong môi trường xưởng thực tập.

Giáo trình có tổng thời lượng 45 giờ (15 giờ lý thuyết, 28 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận, 02 giờ kiểm tra). Cấu trúc tài liệu tiếp cận theo phương pháp kết hợp lý thuyết giải thích nguyên lý với các bài tập thực hành theo quy trình kiểm tra nguội, vận hành và thu thập số liệu đo đạc thực tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 5 phần/chương chính với tiến trình logic từ các mạch rơle – tiếp điểm cơ bản đến các hệ truyền động điện tử tự động hóa:

• Chương I (Phần A - 15 giờ): Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc.

  • Bài 1: Mạch khởi động trực tiếp bằng cầu dao/CB và bằng khởi động từ (contactor kết hợp rơle nhiệt RN, nút dừng khẩn cấp RS và đèn báo tín hiệu H1, H2, H3).
  • Bài 2: Mạch khởi động gián tiếp nhằm giảm dòng điện mở máy, bao gồm phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu và phương pháp đổi nối Sao – Tam giác ($Y-\Delta$) sử dụng nút nhấn kép hoặc rơle thời gian; mạch khởi động động cơ rotor dây quấn qua các cấp điện trở phụ.
  • Bài 3: Mạch đảo chiều quay bằng cách đổi thứ tự 2 trong 3 pha nguồn cấp, phân loại thành đảo chiều gián tiếp (dùng nút nhấn đơn, phải qua nút dừng OFF) và đảo chiều trực tiếp (dùng nút nhấn kép, tích hợp khóa chéo cơ khí và điện).
  • Bài 4: Mạch hãm động năng thông qua việc ngắt nguồn xoay chiều ba pha và cấp nguồn một chiều (DC) vào stator để tạo từ trường tĩnh.

• Chương II (Phần B - 5 giờ): Điều khiển hệ thống máy phát – động cơ (F–Đ / Ward-Leonard). Khảo sát đặc tính cơ của hệ thống truyền động một chiều trong ba trạng thái: không phản hồi; có phản hồi âm điện áp – dương dòng điện; và có phản hồi tốc độ.

• Chương III (Phần C - 5 giờ): Điều khiển động cơ 3 pha bằng khởi động mềm (Soft Starter). Khái quát nguyên lý khí cụ bán dẫn, hướng dẫn đấu nối và so sánh thông số khởi động trực tiếp với khởi động mềm.

• Chương IV (Phần D - 5 giờ): Điều khiển động cơ Servo AC 3 pha. Trình bày các phương pháp và thuật toán điều khiển vị trí; thực hành điều khiển tốc độ qua tín hiệu tương tự (analog), điều khiển tốc độ qua thông số đặt trước (preset parameters) và điều khiển góc quay/vị trí chính xác.

• Chương V (Phần E - 15 giờ): Điều khiển động cơ bằng biến tần. Khảo sát cấu trúc biến tần Siemens MicroMaster 440 (MM440); thực hành điều chỉnh tốc độ qua bàn phím Keypad (BOP/AOP), qua biến trở ngoài và tích hợp điều khiển tự động qua bộ lập trình PLC Siemens Logo!.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

1. Lý thuyết máy điện và từ trường quay: Bản chất cảm ứng điện từ trong stator và rotor; định luật lực điện từ $F = B \cdot I \cdot l$ tạo mômen hãm $M_h$ ngược chiều chuyển động trong quá trình hãm động năng.
2. Quan hệ điện áp – dòng điện trong mạch ba pha: Chứng minh toán học công thức dòng điện khi đổi nối $Y-\Delta$: $$I_{dY} = \frac{U_{dl}}{\sqrt{3} \cdot Z_f}, \quad I_{d\Delta} = \frac{3 \cdot U_{dl}}{Z_f} \implies I_{dY} = \frac{I_{d\Delta}}{3}$$ Điện áp đặt lên mỗi cuộn pha giảm $\sqrt{3}$ lần dẫn đến dòng điện dây giảm 3 lần và mômen mở máy giảm 3 lần.
3. Nguyên lý bảo vệ liên động: Phối hợp bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt (RN), bảo vệ ngắn mạch bằng aptomat (CB/CBL) và cầu chì (CC/CCL), cùng nguyên tắc khóa chéo liên động tiếp điểm thường đóng (NC) để ngăn ngừa ngắn mạch giữa các pha khi đảo chiều.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đọc, phân tích và vẽ sơ đồ phân tách rõ ràng giữa mạch động lực (L1-L2-L3) và mạch điều khiển (L-N); đấu nối chính xác hệ thống tiếp địa bảo vệ (PE); cấu hình tham số trên biến tần MM440 và lập trình các cổng I/O trên PLC Logo!.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đo đạc, tổng hợp và so sánh số liệu dòng điện khởi động ($I_{kđ}$) và dòng điện làm việc ($I_{lv}$) qua 3 lần đo thực nghiệm; xác định nguyên nhân và xử lý lỗi sự cố rơle nhiệt hoặc công tắc hành trình.
• Năng lực thực tế (Practical competencies): Vận hành an toàn các hệ thống truyền động điện ứng dụng trong công nghiệp như băng chuyền bốc dỡ hàng, trục chính máy tiện cắt ren, hệ thống nâng hạ thang máy và palăng điện.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp giảng dạy tích hợp lý thuyết và thực hành, lấy người học làm trung tâm. Trong tổng số 45 giờ học, thời lượng dành cho thực hành, thí nghiệm và thảo luận chiếm 28 giờ (hơn 62%), phân bổ tại xưởng thực tập điện với các mô hình chuyên dụng từ VIELINA.

Mỗi bài học thực hành được chuẩn hóa theo quy trình 4 bước thực hiện nghiêm ngặt:

1. Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo, kiểm tra tình trạng tiếp điểm và các thông số định mức của thiết bị (điện áp, dòng điện).
2. Bước 2: Lắp đặt mạch điều khiển, kiểm tra thông mạch (kiểm tra nguội) và cấp nguồn 1 pha chạy thử nghiệm logic đóng cắt.
3. Bước 3: Lắp đặt mạch động lực và kiểm tra nguội toàn bộ hệ thống nối dây.
4. Bước 4: Đóng CB điều khiển (CBK), đóng CB động lực (CBL), tiến hành quy trình vận hành, ghi nhận bảng đo lường dòng điện 3 lần và trả lời hệ thống câu hỏi củng cố.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được tính toán theo quy chế đào tạo tín chỉ:

• Điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1): Đánh giá vấn đáp, bài kiểm tra viết $\le 30$ phút, kỹ năng thao tác thực hành và mức độ chuẩn bị bài tự học.
• Điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2): Kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút hoặc chấm bài thực hành, bài tập lớn.
• Điểm học phần: Tính theo công thức: $$\text{Điểm môn học} = (\text{Điểm trung bình kiểm tra} \times 0.4) + (\text{Điểm thi kết thúc} \times 0.6)$$ Trong đó: $$\text{Điểm trung bình kiểm tra} = \frac{\text{Điểm thường xuyên} \times 1 + \text{Điểm định kỳ} \times 2}{3}$$
• Hình thức thi kết thúc môn: Thi thực hành trực tiếp trên mô hình trong thời gian từ 45 đến 60 phút.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình kế thừa và chuẩn hóa từ hệ thống tài liệu giảng dạy chuyên ngành của Trường Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật Vinatex TP.HCM (2014) cùng các giáo trình chuẩn mực như Giáo trình Trang bị điện – điện tử trong máy công nghiệp dùng chung (Đặng Thiện Ngôn, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM) và Giáo trình trang bị điện – điện tử trong công nghiệp (Nguyễn Tấn Phước – Nguyễn Phước Tường Vân, NXB Hồng Đức, 2012).

Thành phần kỹ thuật	Nội dung tích hợp trong giáo trình	Tài liệu tham khảo tiêu chuẩn
Truyền động biến tần	Siemens MicroMaster 440 (MM440)	Siemens MM440 Operating Instructions (Issue 10/06), Parameter List (Issue B1)
Điều khiển logic lập trình	Siemens PLC Logo! & Logo!Soft Comfort	Siemens PLC Logo Edition (02/2005), Logo Manual (06/2003)
Mô hình thực nghiệm	Bàn thí nghiệm khí cụ, servo, F-Đ	Tài liệu hướng dẫn thực hành mô hình VIELINA
Phương pháp sư phạm	Thực hành phân tích theo khối môđun	Giáo trình thực hành trang bị điện theo phương pháp môđun (NXB Xây dựng)

Giáo trình gắn liền nguyên lý kỹ thuật với các ứng dụng công nghiệp thực tế:

• Mạch đảo chiều quay gián tiếp qua nút OFF áp dụng cho cơ cấu băng tải cần thời gian dừng bốc dỡ hàng.
• Mạch đảo chiều quay trực tiếp bằng nút nhấn kép mô phỏng chính xác chu trình cắt ren trên máy tiện cơ khí (đổi chiều trục chính ngay khi dao đi hết hành trình mà không cần thao tác nút dừng).
• Phân tích điều kiện sử dụng động cơ $Y/\Delta - 660/380\text{V}$ và $Y/\Delta - 380/220\text{V}$ phù hợp với cấp điện áp của lưới điện công nghiệp Việt Nam.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Tài liệu học tập bắt buộc đối với sinh viên trình độ Cao đẳng các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử, Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Tự động hóa và Bảo trì thiết bị công nghiệp.
• Yêu cầu môn học tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần Điện tử căn bản, Điện tử công suất và Thực tập vi mạch điều khiển để có đủ kiến thức về linh kiện bán dẫn (Thyristor, Triac, Transistor), chỉnh lưu, nghịch lưu và logic điều khiển số.
• Giảng viên và kỹ thuật viên hướng dẫn: Dùng làm khung chuẩn để xây dựng giáo án bài giảng tích hợp, thiết kế các phiếu đánh giá kỹ năng thực hành (bàn giao thiết bị, quy trình kiểm tra nguội, an toàn điện) và đề thi thực hành kết thúc học phần.
• Tài liệu tham khảo chuyên môn: Kỹ sư, kỹ thuật viên quản trị và bảo dưỡng hệ thống điện tại các nhà máy, xí nghiệp dệt may, cơ khí chế tạo có thể sử dụng giáo trình để tra cứu sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển rơle – contactor, bảng thông số biến tần MM440 và sơ đồ đấu nối PLC Logo!.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên hệ Cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử, đồng thời phù hợp làm tài liệu tra cứu kỹ thuật cho thợ điện công nghiệp và kỹ thuật viên bảo trì máy.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học môn này?

Sinh viên cần tích lũy khối kiến thức từ các học phần tiên quyết bao gồm: Điện tử căn bản (linh kiện điện tử), Điện tử công suất (bộ biến đổi, nghịch lưu, thyristor) và Thực tập vi mạch điều khiển (mạch logic, khuếch đại thuật toán).

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết trang bị điện thông thường?

Tài liệu tập trung cao độ vào năng lực thực hành với 28/45 giờ học tại xưởng. Tất cả các mạch điện đều đi kèm sơ đồ nguyên lý phân tách mạch động lực/điều khiển, bảng thông số khí cụ, quy trình kiểm tra nguội 4 bước và mẫu bảng đo lường dòng điện thực nghiệm.

4. Phương pháp tự học giáo trình này như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học cần phân tích kỹ nguyên lý hoạt động của sơ đồ mạch trước khi lên lớp, ghi nhớ các quy tắc an toàn và mạch bảo vệ liên động khóa chéo, tham gia tối thiểu 70% lý thuyết, 100% thời lượng bài tập tích hợp tại xưởng và hoàn thiện các bảng nhận xét số liệu đo đạc sau mỗi bài thực hành.

5. Có những tài liệu bổ trợ nào đi kèm cùng giáo trình?

Giáo trình dẫn chiếu trực tiếp đến các tài liệu kỹ thuật của hãng Siemens như: MicroMaster 440 Parameter List, Application Handbook, Logo!Soft Comfort User Documentation, cùng các giáo trình trang bị điện của NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, NXB Hồng Đức và tài liệu thiết bị thực hành VIELINA.

---

Kết luận

Giáo trình Trang bị điện – Điện tử trong máy công nghiệp (MH18) của Trường Cao đẳng Vinatex TP.HCM cung cấp một chương trình đào tạo chuẩn hóa, kết nối chặt chẽ giữa lý thuyết điều khiển khí cụ điện truyền thống với các công nghệ truyền động điện tử hiện đại. Lộ trình học tập phân bổ từ mạch khởi động, hãm động cơ ba pha đến việc cấu hình biến tần Siemens MM440, động cơ Servo AC và điều khiển lập trình PLC Logo!. Đây là tài liệu giảng dạy và học tập mang tính thực hành cao, đáp ứng đầy đủ yêu cầu đào tạo kỹ năng nghề nghiệp trong lĩnh vực cơ điện và tự động hóa công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 13 dây K2 làm động cơ được nối trực tiếp với lưới điện, đông thời tiếp điểm phụ thường đóng K2 mở ra khóa chéo cuộn dây K1 luôn luôn không có điện. - Muốn dừng động cơ ta nhấn OFF ngay lập tức cuộn dây K1, K2 mất điện các tiếp điểm chính mở ra động cơ ngừng hoạt động, đồng thời tiếp điểm của rơle thời gian T (tiếp điểm duy trì – tiếp điểm song song với nút ON) cũng mở ra ngắt dòng điện đi vào cuộn dây K1, K2. - Nếu động cơ đang hoạt động mà bị quá tải thì tiếp điểm phụ của rơle nhiệt RN tác động ngắt dòng điện đi vào contactor làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H1 sáng báo hiệu sự cố quá tải.

- Khi có sự cố cần dừng khẩn thì ta nhấn nút RS, mạch điện ngắt điện vào contactor làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H2 sáng báo hiệu sự cố dừng khẩn cấp. Lắp mạch và vận hành Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo thực tế và các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị như:  Điện áp và dòng điện định mức.  Tính trạng hoạt động của thiết bị (tốt hay hỏng). Bước 2: Lắp mạch điều khiển → kiểm tra nguội → cho hoạt động thử.

Bước 3: Lắp mạch động lực → kiểm tra nguội. Bước 4: Cho mạch hoạt động như sau:  Đóng CB 1 pha (CBK).  Đóng CB 3 pha (CBL).  Ấn nút nhấn ON động cơ mở máy qua máy biến áp tự ngẫu → sau khoảng thời gian định trước (khoảng vài giây) → tự động ngắt máy biến áp tự ngẫu ra và kết nối động cơ với lưới điện.

 Ấn nút OFF để động cơ dừng.  Cắt CB 3 pha (CBL).  Cắt CB 1 pha (CBK). Đo đạc và lấy số liệu Lần 1 Lần 2 Lần 3 I khởi động qua MBATN I làm việc 6.

Đánh giá số liệu và nhận xét ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 7. Trả lời câu hỏi Câu 1: So sánh mạch khởi động gián tiếp qua máy biến áp tự ngẫu khi sử dụng nút nhấn và rơ le thời gian có những ưu, nhược điểm gì? Chương I. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 14 Câu 2: Thiết kế mạch động lực và điều khiển mạch mở máy động cơ 3 pha rotor dây quấn qua 3 cấp điện trở. MẠCH KHỞI ĐỘNG GIÁN TIẾP BẰNG ĐỔI NỐI SAO – TAM GIÁC II-1.

Mạch khởi động gián tiếp bằng đổi nối sao – tam giác sử dụng nút nhấn Phương pháp mở máy qua cuộn kháng hoặc máy biến áp tự ngẫu có thể áp dụng nhiều loại động cơ nhưng trang bị khá công kền vì cần phải bổ sung thiết bị cho mạch động lực. Tuy nhiên đối với các động cơ hoạt động ở chế độ định mức mà có các cuộn dây đấu hình tam giác thì có thể dùng phương pháp mở máy sao – tam giác để giảm dòng khởi động. Để hiểu rõ ý nghĩa của phương pháp mở máy sao – tam giác, ta cần phải quan tâm đến sơ đồ đấu động cơ hình sao (Hình 1.a) và sơ đồ đấu động cơ hình tam giác (Hình 1.b - Khi mở máy các cuộn dây stator được đấu thành hình sao (Hình 1.a) Gọi Udl là điện áp dây của lưới điện, Zf là trở kháng của 1 cuộn dây pha. U dl Khi đấu sao thì điện áp đặt trên mỗi cuộn dây pha của động cơ là ta có dòng diện 3 dây khi nối hình sao tương ứng là: U dl IdY = IfY = (1) 3.Zf - Khi kết thúc quá trình mở máy, các cuộn dây stator được nối thành hình tam giác như hình 1.

Khi đó điện áp đặt trên mỗi cuộn dây pha của động cơ là Udl. Dòng điện dây tương ứng là: 3.U dl IdΔ = 3 IfΔ = (2) Zf Id So sánh (1) và (2) ta có: IdY = 3 Kết luận: Khi mở máy sao – tam giác điện áp trên mỗi cuộn dây pha giảm đi 3 lần, khi đó dòng điện dây vào động cơ giảm đi 3 lần. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 15 Phương pháp này có nhược điểm là mômen khởi động giảm nhiều (giảm 3 lần). Điều này làm cho thời gian khởi động kéo dài đặc biệt là đối với động cơ làm việc ở chế độ tải nặng nề.

Ở đây ta sử dụng bộ nút nhấn kép để thực hiện chuyển đổi chế độ mở máy hình sao sang chế độ làm việc tam giác, việc chuyển đổi thực hiện bằng tay. Mạch động lực 1. Mạch điều khiển Chương I. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 16 2.

Mô tả trang bị điện 2. Mạch động lực - L1-L2-L3: Nguồn điện 3 pha → cấp điện cho mạch động lực. - CBL: CB 3 pha mạch động lực → bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho động cơ. - CCL: cầu chì mạch động lực → bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho động cơ.

- K: tiếp điểm chính của contactor → đóng điện cho động cơ. - KY: tiếp điểm chính của contactor Y → động cơ mở máy hình sao. - KΔ: tiếp điểm chính của contactor Δ → động cơ chạy hình tam giác. - RN: thanh lưỡng kim rơle nhiệt → bảo vệ quá tải cho động cơ.

- M: ĐCKĐB3P rotor lồng sóc (động cơ 6 đầu dây ra) → đối tượng được điều khiển. - Để bảo vệ cho người và thiết bị thì vỏ động cơ, tủ lắp đặt thiết bị điều khiển phải được nối với hệ thống nối đất thông qua dây tiếp đất PE. Mạch điều khiển - L-N: Nguồn điện 1 pha → cấp điện cho mạch điều khiển. - CBK: CB mạch điều khiển → bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho mạch điều khiển.

- CCK: cầu chì mạch điều khiển → bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho mạch điều khiển. - RS: nút nhấn dừng khẩn cấp. - RN: tiếp điểm của rơle nhiệt. - OFF: nút nhấn dừng động cơ.

Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 17 - ONY: động cơ mở máy hình sao. - ONΔ: động cơ chạy hình tam giác. - K: cuộn dây contactor và các tiếp điểm phụ của contactor. - KY: cuộn dây contactor Y và các tiếp điểm phụ của contactor Y.

- KΔ: cuộn dây contactor Δ và các tiếp điểm phụ của contactor Δ. - H1: đèn báo động cơ bị quá tải. - H2: đèn báo mạch điện bị sự cố. - H3: đèn báo có nguồn vào → mạch điện sẵn sàng làm việc.

Nguyên lý hoạt động - Khi chưa đóng CBK và CBL thì động cơ chưa hoạt động, vì mạch chưa được cung cấp điện. Các đèn chưa sáng. - Khi đóng CBK và CBL thì đèn H3 sáng báo có nguồn điện vào mạch điều khiển. - Ban đầu để động cơ mở máy hình sao, ta nhấn nút ONY ngay lập tức cuộn dây K và cuộn dây KY có điện.

Khi đó các tiếp điểm chính K, KY đóng lại động cơ mở máy hình sao, đồng thời tiếp điểm phụ K thường hở đóng lại (song song với nút nhấn ONY) để duy trì dòng điện luôn cung cấp cho cuộn dây K, KY và mở tiếp điểm phụ KY thường đóng để khóa chéo cuộn dây KΔ luôn luôn không có điện. - Sau khi mở máy xong thì chuyển động cơ sang chạy hình tam giác bằng cách nhấn nút kép ONΔ, thường đóng ONΔ mở ra ngắt điện cuộn dây KY làm tiếp điểm chính của KY mở ra ngắt động cơ khởi động hình sao, đồng thời thường hở ONΔ đóng lại cấp điện cho cuộn dây KΔ làm các tiếp điểm chính KΔ đóng lại động cơ chạy hình tam giác, tiếp điểm phụ thường hở KΔ đóng lại duy trì cho thường hở nút nhấn kép ONΔ, tiếp điểm phụ thường đóng KΔ mở ra khóa chéo cuộn dây KY luôn luôn không có điện. - Muốn dừng động cơ ta nhấn OFF ngay lập tức cuộn dây K, KY, KΔ mất điện các tiếp điểm chính mở ra động cơ ngừng hoạt động, đồng thời tiếp điểm phụ (tiếp điểm duy trì – tiếp điểm song song với nút ONY và ONΔ) cũng mở ra ngắt dòng điện đi vào cuộn dây K, KY, KΔ. - Nếu động cơ đang hoạt động mà bị quá tải thì tiếp điểm phụ của rơle nhiệt RN tác động ngắt dòng điện đi vào contactor làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H1 sáng báo hiệu sự cố quá tải.

- Khi có sự cố cần dừng khẩn thì ta nhấn nút RS, mạch điện ngắt điện vào contactor làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H2 sáng báo hiệu sự cố dừng khẩn cấp. Lắp mạch và vận hành Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo thực tế và các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị như:  Điện áp và dòng điện định mức.  Tính trạng hoạt động của thiết bị (tốt hay hỏng) … Bước 2: Lắp mạch điều khiển → kiểm tra nguội → cho hoạt động thử Bước 3: Lắp mạch động lực → kiểm tra nguội Chương I. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 18 Bước 4: Cho mạch hoạt động như sau:  Đóng CB 1 pha (CBK).

 Đóng CB 3 pha (CBL).  Ấn nút nhấn ONY động cơ mở máy hình sao → Đợi vài giây để quá trình mở máy kết thúc → Ấn nút nhấn kép ONΔ chuyển động cơ sang làm việc hình tam giác.  Ấn nút OFF để động cơ dừng.  Cắt CB 3 pha (CBL).

 Cắt CB 1 pha (CBK). Đo đạc và lấy số liệu Lần 1 Lần 2 Lần 3 I khởi động Y I làm việc Δ 6. Đánh giá số liệu và nhận xét ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 7. Trả lời câu hỏi Câu 1: Vì sao phải thực hiện khởi động gián tiếp bằng đổi nối sao – tam giác? Câu 2: Tại sao khi khởi động gián tiếp bằng đổi nối sao – tam giác phải sử dụng động cơ Y/Δ – 660/380V? Câu 3: Có thể sử dụng động cơ thông dụng Y/Δ – 380/220V để thực hiện khởi động gián tiếp bằng đổi nối sao – tam giác đối với mạng điện Việt Nam được không? Nếu được thì trình bày hướng giải quyết? Câu 4: So sánh ưu và nhược điểm khi khởi động gián tiếp qua máy biến áp tự ngẫu và bằng đổi nối sao – tam giác? II-2.

Mạch khởi động gián tiếp bằng đổi nối sao – tam giác sử dụng rơle thời gian. Để khắc phục việc chuyển đổi bằng tay sử dụng nút nhấn kép ta thay thế bằng rơle thời gian thì việc chuyển đổi được thực hiện 1 cách tự động theo thời gian đặt sẵn. Mạch động lực Chương I. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 19 1.

Mạch điều khiển Chương I. Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha 20 2. Mô tả trang bị điện 2.